JP2014222060A

JP2014222060A - 冷媒圧縮装置

Info

Publication number: JP2014222060A
Application number: JP2013102438A
Authority: JP
Inventors: 川崎　亮; Akira Kawasaki; 亮川崎; 利秀幸田; Toshihide Koda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-11-27

Abstract

【課題】吐出弁の弁体の破損を防止できる冷媒圧縮装置を提供することを目的とする。
【解決手段】冷媒圧縮装置１は、圧縮室１１で圧縮された冷媒を吐出する吐出口１２と、吐出口１２の出口側の開口端に設けられた弁座５１と、弁座５１に対して固定された基端部５２ａと、自由端となる先端部５２ｂとを備え、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口１２を開閉するリード弁構造の弁体５２と、弁体５２を弁座５１との間に挟んで弁座５１に対して固定して設けられ、弁体５２の撓み量を規制するストッパー５３と、を有し、弁体５２は、基端部５２ａと先端部５２ｂとの間に設けられ吐出口１２を閉塞する閉塞部５２ｃと、基端部５２ａと閉塞部５２ｃとの間に設けられた変曲部５２ｄと、を備え、弁体５２は、変曲部５２ｄにおいて、先端部５２ｂ側がストッパー５３から遠ざかる方向に曲げられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒圧縮装置に関するものである。

特許文献１には、吸入口及び吐出口を有したシリンダー組立体と、シリンダー組立体の外側に螺合締結されて、圧縮室内の圧力変化によって吐出口を開閉するバルブプレートと、バルブプレートの後方に螺合締結されてバルブプレートの開放程度を制限するリテーナと、を包含して構成された圧縮機が記載されている。この圧縮機において、バルブプレートに接触される吐出口周辺（バルブシート）、リテーナ及びバルブプレートの少なくともいずれかの接触部分には、複数の微細な凹部が切削形成されている。

特許文献１に記載された圧縮機では、冷媒ガスに混合されているオイルが吐出口を通してシリンダーの外部に吐出されると、当該オイルが微細な凹部に流入した状態で残留する。これにより、バルブプレートがバルブシート又はリテーナに衝突するときに発生する衝撃及び騒音を減少することができる。

特許文献２には、シリンダー室で圧縮された冷媒ガスを吐出するための吐出ポートと、圧縮された冷媒ガスの吐出圧力に応じて吐出ポートを開閉するように、シリンダー室構成部材の外表面に取り付けられたプレート状の吐出弁と、吐出弁の最大撓みを規制する弁押えと、を備えたロータリー圧縮機が記載されている。このロータリー圧縮機の弁押えは、シリンダー室構成部材の外表面に吐出弁側の面が当接して固定される基端側プレート部と、冷媒ガスの吐出圧力によって吐出弁が撓んだときに吐出弁が当接する先端側当接部と、基端側プレート部と先端側当接部とを連結する連結部と、を有している。連結部は、吐出弁が先端側当接部に当接した状態で、吐出弁との間に隙間が形成されるような形状を有している。

特許文献２に記載されたロータリー圧縮機では、吐出弁の撓みが進行しても、連結部において吐出弁と弁押えとが接することがないように隙間が形成されるようになっている。このため、撓みによる吐出弁の支点位置の移動が生じず、吐出弁にかかる曲げモーメントが常に一定となるため、吐出弁の開閉動作の速度を向上させることが可能となる。また、吐出弁と弁押えとは当接部のみで衝突し、吐出弁の先端が衝突する弁押えの部分がないため、大きなエネルギーを有する部分での衝突が抑制される。

特表２００５−５０８４８０号公報特許第３７３１３６５号公報

特許文献１に記載された圧縮機では、バルブプレートとバルブシート又はリテーナとが当接する際の衝撃及び騒音が低減される可能性がある。しかしながら、バルブプレートの当接面は、当該バルブプレートの中で速度の高い先端部に位置するため、当接時にバルブプレートに生じる応力のピーク値は低下しにくく、繰返し疲労によるバルブプレートの損傷の可能性が高まってしまうという問題点があった。

また、特許文献２に記載されたロータリー圧縮機では、吐出弁の開閉速度が向上することから、吐出弁は従来よりも高い速度で弁押えと当接する。このため、当接時に吐出弁に生じる応力のピーク値が高まってしまい、繰返し疲労による吐出弁の損傷の可能性が高まってしまうという問題点があった。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、吐出弁の弁体の破損を防止できる冷媒圧縮装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷媒圧縮装置は、冷媒を圧縮する圧縮室を備えた圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、前記圧縮機構部及び前記電動機部を収容する圧力容器と、前記圧縮機構部に設けられ、前記圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出口と、前記吐出口の出口側の開口端に設けられた弁座と、前記弁座に対して固定された基端部と自由端となる先端部とを備え、冷媒の吐出圧力に応じて前記吐出口を開閉するリード弁構造の弁体と、前記弁体を前記弁座との間に挟んで前記弁座に対して固定して設けられ、前記弁体の撓み量を規制するストッパーと、を有し、前記弁体は、前記基端部と前記先端部との間に設けられ前記吐出口を閉塞する閉塞部と、前記基端部と前記閉塞部との間に設けられた変曲部と、を備え、前記弁体は、前記変曲部において、前記先端部側が前記ストッパーから遠ざかる方向に曲げられていることを特徴とするものである。

本発明によれば、冷媒の吐出圧力により弁体が押し上げられたときに最も速度が高くなる先端部をストッパーに当接させないようにすることができる。したがって、ストッパーと当接する際に弁体に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、吐出弁の弁体の破損を防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮装置１の概略構成を示す縦断面図である。本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮装置１の吐出弁機構５０近傍の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮装置１の吐出弁機構５０の開度が中間開度である状態を示している。本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮装置１の吐出弁機構５０の開度が最大開度である状態を示している。本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮装置１の吐出弁機構５０の構成の変形例を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る冷媒圧縮装置の吐出弁機構６０近傍の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮装置の吐出弁機構７０近傍の構成を示す断面図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置１の概略構成を示す縦断面図である。本実施の形態に係る冷媒圧縮装置１は、例えば、空気調和装置、冷蔵庫、冷凍機、自動販売機、給湯器等に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つとなるものである。冷媒圧縮装置１は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、明細書中における各構成部材同士の位置関係（例えば、上下関係等）は、原則として、冷媒圧縮装置１を使用可能な状態に設置したときのものである。本実施の形態では、冷媒圧縮装置１として、スクロール圧縮機を例に挙げて説明する。

図１に示すように、冷媒圧縮装置１は、冷媒を圧縮する圧縮室１１を備えた圧縮機構部１０と、圧縮機構部１０を駆動する電動機部３０と、圧縮機構部１０及び電動機部３０を収容する圧力容器４０と、を有している。圧力容器４０は、上部容器４１、中部容器４２及び下部容器４３によって構成されている。圧力容器４０には、外部の冷媒を圧力容器４０内に吸入する吸入管４４と、圧縮された冷媒を圧力容器４０外に吐出する吐出管４５と、が接続されている。

圧縮機構部１０は、電動機部３０により駆動されることで、吸入管４４から吸入した冷媒ガスを圧縮室１１内で圧縮し、吐出口１２及び吐出弁機構５０を介して吐出マフラー１３内の空間に排出する機能を有している。圧縮機構部１０は、固定スクロール２１と、揺動スクロール２２とを有している。

固定スクロール２１は、圧力容器４０内に固定支持されている渦巻支え４６にボルト等によって固定されている。固定スクロール２１は、台板部２３と、台板部２３の一方の面（本例では、下面）に立設されたインボリュート曲線形状の突起である渦巻歯２５と、を有している。また、固定スクロール２１の中央部には、圧縮室１１内で圧縮されて高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出口１２が形成されている。吐出口１２の出口側（台板部２３の他方の面側）には、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口１２を開閉するとともに冷媒の逆流を防ぐ吐出弁機構５０が設けられている。吐出弁機構５０の構成については後述する。

揺動スクロール２２は、渦巻支え４６によって回転自在に支持されている。揺動スクロール２２は、不図示のオルダム継手により、固定スクロール２１に対して自転運動することなく公転旋回運動（揺動運動）を行うようになっている。揺動スクロール２２は、台板部２４と、台板部２４の一方の面（本例では、上面）に立設されたインボリュート曲線形状の突起である渦巻歯２６と、を有している。また、台板部２４の他方の面（スラスト面）の略中心部には、中空円筒形状の揺動スクロールボス部２７が形成されている。揺動スクロールボス部２７には、後述する回転軸３３の上端に設けられた偏心軸部３３ａが嵌入される。

固定スクロール２１と揺動スクロール２２とは、渦巻歯２５と渦巻歯２６とを互いに噛み合わせるようにして嵌合し、圧力容器４０内に装着される。渦巻歯２５と渦巻歯２６との間には、相対的に容積が変化する圧縮室１１が形成される。

電動機部３０は、圧力容器４０に固定された固定子３１と、固定子３１に対して回転自在に取り付けられ、固定子３１に通電されることにより回転駆動される回転子３２と、を有している。回転子３２の中心には、回転軸３３が取り付けられている。回転軸３３の上端には、揺動スクロールボス部２７と回転自在に嵌合する偏心軸部３３ａが形成されている。電動機部３０が回転軸３３を介して揺動スクロール２２を駆動することにより、圧縮機構部１０で冷媒ガスが圧縮されるようになっている。

圧力容器４０内における電動機部３０の下方には、軸受支え４７が固定されている。軸受支え４７の中心部には、回転軸３３の下端を回転自在に支持するためのボールベアリング４８の外輪が圧入固定されている。

上記の構成を有する冷媒圧縮装置１において、電動機部３０の固定子３１に通電されると、回転子３２と回転子３２に取り付けられた回転軸３３とが回転する。回転軸３３が回転することによって、揺動スクロール２２が固定スクロール２１に対して揺動運動を行う。これにより、固定スクロール２１の渦巻歯２５と揺動スクロール２２の渦巻歯２６との間に形成された圧縮室１１の容積が連続的に変動する。この際、圧縮室１１の容積が増大すると、圧縮室１１内の圧力が圧力容器４０内（吸入空間内）の圧力よりも低下し、圧力容器４０内の冷媒が圧縮室１１に吸入される。その後、揺動スクロール２２の揺動運動によって圧縮室１１の容積が縮小していくと、圧縮室１１内に吸入された冷媒が圧縮され、圧縮室１１内の圧力が上昇する。圧縮室１１内の圧力が所定圧力より高くなると、圧縮された冷媒は、後述する吐出弁機構５０の弁体５２を押し上げ、吐出マフラー１３内の空間に一旦吐出され、吐出マフラー１３に設けられた吐出口（図示せず）を介して圧力容器４０内の吐出空間に吐出される。圧力容器４０内の吐出空間に吐出された冷媒は、吐出管４５から外部に吐出される。

図２は、冷媒圧縮装置１の吐出弁機構５０近傍の構成を示す断面図である。図２では、吐出弁機構５０が吐出口１２を閉塞している状態（吐出弁機構５０の開度がゼロの状態）を示している。図２に示すように、吐出弁機構５０は、吐出口１２の出口側の開口端に設けられた弁座５１と、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口１２を開閉するリード弁構造の弁体５２と、弁体５２を弁座５１との間に挟んで弁座５１に対して固定して設けられ、弁体５２の撓みを規制するストッパー５３と、を有している。本例では、弁座５１、弁体５２及びストッパー５３は、いずれも鉄鋼材により形成されている。

弁体５２は、可撓性を有する薄板形状の板ばねである。弁体５２の板厚は、全体に亘ってほぼ均一である。弁体５２は、ボルト５４により弁座５１（台板部２３）に対して固定された固定端となる基端部５２ａを一端側（図中の左端側）に備え、自由端となる先端部５２ｂを他端側（図中の右端側）に備えている。また、弁体５２は、冷媒の吐出圧力が所定圧力以下の場合に吐出口１２を閉塞する閉塞部５２ｃを有している。閉塞部５２ｃは、基端部５２ａと先端部５２ｂとの間に設けられている。閉塞部５２ｃに対し上向きに加えられる冷媒の吐出圧力が上記所定圧力を超えると、弁体５２に撓みが生じ、閉塞部５２ｃが弁座５１から持ち上げられ、吐出口１２が開放される。

さらに、弁体５２は、基端部５２ａと閉塞部５２ｃとの間に設けられた変曲部５２ｄを有している。弁体５２は、変曲部５２ｄにおいて、先端部５２ｂ側がストッパー５３から遠ざかる方向（弁座５１に近づく方向）に曲げられている。本例の弁体５２は、少なくとも閉塞部５２ｃで吐出口１２を閉塞している状態において、変曲部５２ｄを頂点とし、基端部５２ａ側及び先端部５２ｂ側の双方に向かうに従って高さが低くなる形状を有している。すなわち、基端部５２ａと変曲部５２ｄとの間の部分と、変曲部５２ｄと先端部５２ｂとの間の部分とは、弁座５１表面を基準として互いに逆方向に傾斜している。変曲部５２ｄの近傍において、基端部５２ａと変曲部５２ｄとの間の部分と、変曲部５２ｄと先端部５２ｂとの間の部分とは、所定の開き角θ（０°＜θ＜１８０°）で弁座５１側に開いている。また、基端部５２ａと変曲部５２ｄとの間の部分と、変曲部５２ｄと先端部５２ｂとの間の部分とは、いずれも下方（弁座５１側）が凸となるように湾曲している。

基端部５２ａから先端部５２ｂまでの各部分での曲率中心の位置の変化をみると、基端部５２ａから変曲部５２ｄまでの部分では、曲率中心が弁体５２よりも上方（ストッパー５３側）でかつ変曲部５２ｄよりも基端部５２ａ側に位置している。これに対し、変曲部５２ｄから先端部５２ｂまでの部分では、曲率中心が弁体５２よりも上方でかつ変曲部５２ｄよりも先端部５２ｂ側に位置している。

ストッパー５３の一端側は、弁体５２の基端部５２ａと共にボルト５４によって弁座５１に対して固定されている。ストッパー５３は、弁体５２に当接して弁体５２の撓みを規制するストッパー面５３ａを下方（弁体５２側）に有している。ストッパー面５３ａは、弁体５２側に凸となるように湾曲して形成されている。吐出弁機構５０の開度がゼロである図２に示す状態では、弁体５２のうち基端部５２ａ近傍の当接部分Ａ１のみがストッパー面５３ａと当接している。冷媒の吐出圧力が閉塞部５２ｃに加えられ、弁体５２が持ち上げられて撓み量が徐々に増加すると、弁体５２のうちストッパー面５３ａと当接する当接部分は、基端部５２ａから変曲部５２ｄに向かって連続的に拡大されていくようになっている（図３及び図４の当接部分Ａ２、Ａ３参照）。一方、変曲部５２ｄと先端部５２ｂとの間の部分は、少なくとも当接部分が変曲部５２ｄにまで拡大されるまでの間、ストッパー面５３ａとは当接しないようになっている（図４参照）。

閉塞部５２ｃに上向きの圧力が加えられる際には、ストッパー面５３ａとの当接部分Ａ１（Ａ２、Ａ３）における閉塞部５２ｃ側の端部が弁体５２の支点Ｏ１（Ｏ２、Ｏ３）となる。したがって、本例の構成では、弁体５２の撓み量が徐々に増加すると、冷媒の吐出圧力に対する弁体５２の支点位置は、基端部５２ａから変曲部５２ｄまで連続的に移動するようになっている。このように弁体５２の支点位置を連続的に移動させるためには、ストッパー面５３ａ上の各部分におけるそれぞれの曲率が、当該部分が支点となった弁体５２の閉塞部５２ｃに対して冷媒の吐出圧力を加えた場合の撓み曲線の曲率以上となるように、ストッパー５３を形成すればよい。例えば、ストッパー面５３ａの支点Ｏ１近傍での曲率は、図２に示す状態で閉塞部５２ｃに冷媒の吐出圧力が加えられた場合の撓み曲線の曲率以上であり、ストッパー面５３ａの支点Ｏ２近傍での曲率は、図３に示す状態で閉塞部５２ｃに冷媒の吐出圧力が加えられた場合の撓み曲線の曲率以上である。

次に、吐出弁機構５０の開度がゼロから最大開度まで変化する際の動作について説明する。図３は、吐出弁機構５０の開度が中間開度である状態を示しており、図４は、吐出弁機構５０の開度が最大開度である状態を示している。また、既に示した図２は、吐出弁機構５０の開度がゼロである状態を示している。すなわち、吐出弁機構５０の開度がゼロから最大開度まで変化する態様は、図２〜図４によって時系列で表される。

図２に示すように吐出弁機構５０の開度がゼロの状態で、冷媒ガスによる上向きの吐出圧力が閉塞部５２ｃに加えられると、弁体５２は、支点Ｏ１を支点とするモーメントを受けて撓み、上方に押し上げられる。吐出弁機構５０の開度が中間開度になると、図３に示すように、弁体５２のうちストッパー面５３ａと当接する当接部分Ａ２は、図２に示す当接部分Ａ１よりも変曲部５２ｄ側に拡大される。これにより、冷媒の吐出圧力に対する弁体５２の支点Ｏ２は、図２に示す支点Ｏ１よりも変曲部５２ｄ側に移動する。

吐出弁機構５０の開度が中間開度の状態で、冷媒ガスによる上向きの吐出圧力が閉塞部５２ｃに加えられると、弁体５２は、支点Ｏ２を支点とするモーメントを受けてさらに押し上げられる。吐出弁機構５０の開度が最大開度になると、図４に示すように、弁体５２のうちストッパー面５３ａと当接する当接部分Ａ３は、図３に示す当接部分Ａ２よりもさらに拡大され、基端部５２ａから変曲部５２ｄまでの範囲となる。これにより、冷媒の吐出圧力に対する弁体５２の支点Ｏ３は、変曲部５２ｄに移動する。吐出弁機構５０の開度が最大開度となった状態においても、弁体５２の変曲部５２ｄと先端部５２ｂとの間の部分は、ストッパー面５３ａには当接していない。

以上のように、吐出弁機構５０の開度が増加するときには、開度の増加に伴い、弁体５２の支点位置が基端部５２ａから変曲部５２ｄに向かって連続的に移動する。これにより、吐出弁機構５０の開度が増加する際に弁体５２の曲げ剛性が連続的に変化するため、弁体５２とストッパー５３との当接時間（衝突時間）を長くすることが可能となり、弁体５２とストッパー５３とが当接する速度を徐々に減速させることができる。これにより、ストッパー５３と当接する際に弁体５２に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体５２の破損を防止することができる。

また、弁体５２が開閉動作を行う際に最も速度が高くなるのは、支点からの距離が最も遠い先端部５２ｂである。本実施の形態では、弁体５２が変曲部５２ｄで曲げられていることによって、弁体５２が押し上げられたときに最も速度が高くなる先端部５２ｂを、ストッパー５３に当接させないようにすることができる。これにより、弁体５２がストッパー５３に当接する際の最高速度を従来の弁体よりも確実に小さくすることができる。したがって、ストッパー５３と当接する際に弁体５２に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体５２の破損を防止することができる。

一方、吐出弁機構５０の開度が例えば中間開度である状態で、冷媒ガスの吐出圧力が低下すると、弁体５２は弁体５２自身の弾性力（復元力）により弁座５１側に戻り、吐出弁機構５０の開度がゼロになる。これにより、冷媒ガスの逆流が防止される。弁体５２が弁座５１に当接する際には、変曲部５２ｄの開き角θ（図２参照）が大きくなることにより、衝撃を吸収することが可能である。したがって、弁座５１と当接する際に弁体５２に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体５２の破損を防止することができる。

ここで、変曲部５２ｄは、弁体５２の屈曲（例えば、比較的大きい曲率での曲げ）により形成されていてもよいし、弁体５２の湾曲（例えば、比較的小さい曲率での曲げ）により形成されていてもよい。変曲部５２ｄが屈曲により形成された場合、変曲部５２ｄの前後で曲率中心の位置が不連続に変化する（曲率が不連続に変化する）。変曲部５２ｄが湾曲により形成された場合、変曲部５２ｄの前後で曲率中心の位置が連続的かつ滑らかに変化する（曲率が連続的かつ滑らかに変化する）。変曲部５２ｄの前後で曲率を連続的かつ滑らかに変化させることによって、変曲部５２ｄで生じる応力をより低減できる場合がある。

弁体５２は、冷媒圧縮装置１の冷媒圧縮動作に応じて、弁座５１とストッパー５３との間を繰り返し移動する。このため、弁体５２の基端部５２ａや変曲部５２ｄなどの部位には繰り返し応力が生じる。したがって、弁体５２には、冷媒圧縮装置１を運転する際に想定される繰り返し回数での破断応力に安全率を考慮した応力値以下となる材料を用いるか、疲労限度を持たない鉄鋼系材料を用いることが望ましい。これにより、繰り返し応力による弁体５２の破壊を抑制することが可能となる。

図５は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置１の吐出弁機構５０の構成の変形例を示す断面図である。図５に示すように、本変形例の弁座５１は、当該弁座５１に当接した弁体５２（少なくとも基端部５２ａと変曲部５２ｄとの間）に沿う形状を有している。すなわち、弁座５１は、少なくとも弁体５２の基端部５２ａと変曲部５２ｄとの間に対応する部分で、弁体５２側が凹となる曲面形状を有している。このような構造とすることで、弁体５２がストッパー５３側から弁座５１側に移動して弁座５１に当接する際（吐出弁機構５０の開度が低下する際）、弁体５２のうち弁座５１に当接する当接部分は、基端部５２ａから変曲部５２ｄに向かって連続的に拡大されていく。これにより、弁体５２の支点位置は、基端部５２ａから変曲部５２ｄまで連続的に移動する。したがって、吐出弁機構５０の開度が低下する際に弁体５２の曲げ剛性が連続的に変化するため、弁体５２と弁座５１との当接時間を長くすることが可能となる。このため、本変形例によれば、ストッパー５３と当接する際に弁体５２に生じる応力のピーク値だけでなく、弁座５１と当接する際に弁体５２に生じる応力のピーク値も減少させることができるため、弁体５２の破損をより確実に防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置１は、冷媒を圧縮する圧縮室１１を備えた圧縮機構部１０と、圧縮機構部１０を駆動する電動機部３０と、圧縮機構部１０及び電動機部３０を収容する圧力容器４０と、圧縮機構部１０に設けられ、圧縮室１１で圧縮された冷媒を吐出する吐出口１２と、吐出口１２の出口側の開口端に設けられた弁座５１と、弁座５１に対して固定された基端部５２ａと、自由端となる先端部５２ｂとを備え、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口１２を開閉するリード弁構造の弁体５２と、弁体５２を弁座５１との間に挟んで弁座５１に対して固定して設けられ、弁体５２の撓み量を規制するストッパー５３と、を有し、弁体５２は、基端部５２ａと先端部５２ｂとの間に設けられ吐出口１２を閉塞する閉塞部５２ｃと、基端部５２ａと閉塞部５２ｃとの間に設けられた変曲部５２ｄと、を備え、弁体５２は、変曲部５２ｄにおいて、先端部５２ｂ側がストッパー５３から遠ざかる方向に曲げられていることを特徴とするものである。

この構成によれば、冷媒の吐出圧力により弁体５２が押し上げられたときに最も速度が高くなる先端部５２ｂを、ストッパー５３に当接させないようにすることができる。したがって、ストッパー５３と当接する際に弁体５２に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体５２の破損を防止することができ、結果として、冷媒圧縮装置１の耐久性を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置１は、ストッパー５３は、弁体５２側に凸となるように湾曲し弁体５２に当接するストッパー面５３ａを有し、冷媒の吐出圧力に応じて弁体５２の撓み量が徐々に増加する場合、弁体５２のうちストッパー面５３ａと当接する当接部分Ａ１、Ａ２、Ａ３は、基端部５２ａから変曲部５２ｄに向かって連続的に拡大されていくことを特徴とするものである。また、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置１は、変曲部５２ｄと先端部５２ｂとの間の部分は、少なくとも当接部分Ａ３が変曲部５２ｄにまで拡大されるまでの間、ストッパー面５３ａと当接しないことを特徴とするものである。

この構成によれば、弁体５２が押し上げられる際に弁体５２の曲げ剛性が連続的に変化するため、弁体５２とストッパー５３との当接時間を長くすることが可能となり、弁体５２とストッパー５３とが当接する速度を減速させることができる。したがって、ストッパー５３と当接する際に弁体５２に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体５２の破損を防止することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る冷媒圧縮装置について説明する。本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、吐出弁機構の構成を除き、実施の形態１に係る冷媒圧縮装置１と同様の構成を有している。図６は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置の吐出弁機構６０近傍の構成を示す断面図である。なお、実施の形態１の吐出弁機構５０と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図６に示すように、本実施の形態の吐出弁機構６０は、実施の形態１の吐出弁機構５０と比較して、ストッパー５３（少なくともストッパー面５３ａ）が弁体５２の材質よりも硬度（表面硬度）の低い材質で形成されている点に特徴を有している。ストッパー５３及び弁体５２の硬度は、例えばビッカース硬さにより評価することができる。本例では、弁座５１及び弁体５２は鉄鋼材により形成されており、ストッパー５３はアルミニウムにより形成されている。

冷媒の吐出圧力が増加し、弁体５２が押し上げられてストッパー５３と当接する際には、ストッパー５３が局所的に変形する。弁体５２とストッパー５３とが当接している間、弁体５２はストッパー５３の変形に応じて減速し、ストッパー５３の変形量が最大となる瞬間に弁体５２の速度が０となる。一方、冷媒の吐出圧力が低下した際には、ストッパー５３の変形が復元するのに従って、弁体５２が弁座５１に近づく方向に運動する。その後、弁体５２はストッパー５３から離れ、弁座５１に当接する。

ストッパー５３の最大変形量は、ストッパー５３の材質の硬度と弁体５２の材質の硬度などで決定される。本実施の形態では、ストッパー５３の材質が弁体５２の材質よりも硬度が低いため、従来の構成と比較して、ストッパー５３の最大変形量を大きくすることができる。これにより、弁体５２とストッパー５３とが当接する際にストッパー５３が変形する時間を長くすることができるため、結果的に、弁体５２とストッパー５３との当接時間をより長くすることができる。

弁体５２は、冷媒圧縮装置の冷媒圧縮動作に応じて、弁座５１とストッパー５３との間を繰り返し移動する。このため、弁体５２の基端部５２ａや変曲部５２ｄなどの部位には繰り返し応力が生じる。したがって、弁体５２には、冷媒圧縮装置１を運転する際に想定される繰り返し回数での破断応力に安全率を考慮した応力値以下となる材料を用いるか、疲労限度を持たない鉄鋼系材料を用いることが望ましい。これにより、繰り返し応力による弁体５２の破壊を抑制することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、ストッパー５３が、弁体５２の材質よりも硬度の低い材質で形成されていることを特徴とするものである。この構成によれば、ストッパー５３の最大変形量を大きくすることができるため、弁体５２とストッパー５３との当接時間を長くすることができる。したがって、ストッパー５３と当接する際に弁体５２に生じる応力のピーク値をより減少させることができるため、弁体５２の破損をより確実に防止することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮装置について説明する。本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、吐出弁機構の構成を除き、実施の形態１に係る冷媒圧縮装置１と同様の構成を有している。図７は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置の吐出弁機構７０近傍の構成を示す断面図である。なお、実施の形態１の吐出弁機構５０と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図７に示すように、本実施の形態の吐出弁機構７０は、実施の形態１の吐出弁機構５０と比較して、弁座５１が弁体５２の材質よりも硬度（表面硬度）の低い材質で形成されている点に特徴を有している。弁座５１及び弁体５２の硬度は、例えばビッカース硬さにより評価することができる。本例では、弁体５２及びストッパー５３は鉄鋼材により形成されており、弁座５１はアルミニウムにより形成されている。

冷媒の吐出圧力が低下し、弁体５２が自身の復元力により弁座５１と当接する際には、弁座５１が局所的に変形する。弁体５２と弁座５１とが当接している間、弁体５２は弁座５１の変形に応じて減速し、弁座５１の変形量が最大となる瞬間に弁体５２の速度が０となる。一方、冷媒の吐出圧力が増加した際には、弁座５１の変形が復元するのに従って、弁体５２がストッパー５３に近づく方向に運動する。その後、弁体５２は弁座５１から離れ、ストッパー５３に当接する。

弁座５１の最大変形量は、弁座５１の材質の硬度と弁体５２の材質の硬度などで決定される。本実施の形態では、弁座５１の材質が弁体５２の材質よりも硬度が低いため、従来の構成と比較して、弁座５１の最大変形量を大きくすることができる。これにより、弁体５２と弁座５１とが当接する際に弁座５１が変形する時間を長くすることができるため、結果的に、弁体５２と弁座５１との当接時間をより長くすることができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、弁座５１が、弁体５２の材質よりも硬度の低い材質で形成されていることを特徴とするものである。この構成によれば、弁座５１の最大変形量を大きくすることができるため、弁体５２と弁座５１との当接時間を長くすることができる。したがって、弁座５１と当接する際に弁体５２に生じる応力のピーク値をより減少させることができるため、弁体５２の破損をより確実に防止することができる。

その他の実施の形態．
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、１つの変曲部５２ｄのみが弁体５２に設けられた例を挙げたが、２つ以上の変曲部５２ｄが弁体５２に設けられていてもよい。

また、上記実施の形態では、弁体５２の材質として鉄鋼材を例に挙げたが、弁体５２の材質としては他の材料を用いることもできる。また弁体５２の材質は１種類である必要もなく、弁体５２は２種類以上の材質で形成されていてもよい。

また、上記実施の形態では、弁体５２の板厚を均一とした例を挙げたが、弁体５２の板厚は均一でなくてもよい。

また、上記実施の形態では、冷媒圧縮装置としてスクロール圧縮機を例に挙げたが、本発明はスクロール圧縮機以外の各種冷媒圧縮装置に適用可能である。

また、上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。例えば、実施の形態２と実施の形態３とを組み合わせ、弁座５１及びストッパー５３の双方を弁体５２の材質よりも硬度の低い材質で形成するようにしてもよい。

１冷媒圧縮装置、１０圧縮機構部、１１圧縮室、１２吐出口、１３吐出マフラー、２１固定スクロール、２２揺動スクロール、２３、２４台板部、２５、２６渦巻歯、２７揺動スクロールボス部、３０電動機部、３１固定子、３２回転子、３３回転軸、３３ａ偏心軸部、４０圧力容器、４１上部容器、４２中部容器、４３下部容器、４４吸入管、４５吐出管、４６渦巻支え、４７軸受支え、４８ボールベアリング、５０、６０、７０吐出弁機構、５１弁座、５２弁体、５２ａ基端部、５２ｂ先端部、５２ｃ閉塞部、５２ｄ変曲部、５３ストッパー、５３ａストッパー面、５４ボルト、Ａ１、Ａ２、Ａ３当接部分、Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３支点、θ 開き角。

Claims

冷媒を圧縮する圧縮室を備えた圧縮機構部と、
前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、
前記圧縮機構部及び前記電動機部を収容する圧力容器と、
前記圧縮機構部に設けられ、前記圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出口と、
前記吐出口の出口側の開口端に設けられた弁座と、
前記弁座に対して固定された基端部と、自由端となる先端部とを備え、冷媒の吐出圧力に応じて前記吐出口を開閉するリード弁構造の弁体と、
前記弁体を前記弁座との間に挟んで前記弁座に対して固定して設けられ、前記弁体の撓み量を規制するストッパーと、を有し、
前記弁体は、前記基端部と前記先端部との間に設けられ前記吐出口を閉塞する閉塞部と、前記基端部と前記閉塞部との間に設けられた変曲部と、を備え、
前記弁体は、前記変曲部において、前記先端部側が前記ストッパーから遠ざかる方向に曲げられていること
を特徴とする冷媒圧縮装置。
前記ストッパーは、前記弁体側に凸となるように湾曲し前記弁体に当接するストッパー面を有し、
冷媒の吐出圧力に応じて前記弁体の撓み量が徐々に増加する場合、前記弁体のうち前記ストッパー面と当接する当接部分は、前記基端部から前記変曲部に向かって連続的に拡大されていくこと
を特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮装置。
前記弁体のうち前記変曲部と前記先端部との間の部分は、少なくとも前記当接部分が前記変曲部にまで拡大されるまでの間、前記ストッパー面と当接しないこと
を特徴とする請求項２に記載の冷媒圧縮装置。
前記ストッパーは、前記弁体の材質よりも硬度の低い材質で形成されていること
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。
前記弁座は、前記弁体の材質よりも硬度の低い材質で形成されていること
を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。